Los instrumentos Globus IMP eran instrumentos de navegación espacial utilizados en naves espaciales tripuladas soviéticas y rusas . El acrónimo IMP proviene de la expresión rusa Indicador de posición en vuelo , pero el instrumento se conoce informalmente como Globus . Muestra el nadir de la nave espacial en un globo terrestre giratorio . Funciona como un indicador autónomo a bordo de la ubicación de la nave espacial en relación con las coordenadas de la Tierra. [1] Un dispositivo electromecánico en la tradición de los relojes complejos posteriores a la Segunda Guerra Mundial , como los relojes maestros , el instrumento Globus IMP incorpora cientos de componentes mecánicos comunes a la horología . Este instrumento es una computadora mecánica para navegación similar a la mira de bombardeo Norden . Calcula mecánicamente funciones complejas y muestra su salida a través de desplazamientos mecánicos del globo y otros componentes indicadores. También modula señales eléctricas de otros instrumentos.
El IMP, en versiones desarrolladas sucesivamente, se ha utilizado en misiones espaciales tripuladas soviéticas y rusas desde el primer vuelo espacial tripulado del mundo ( Yuri Gagarin , 12 de abril de 1961) pasando por todas las misiones tripuladas Vostok , Voskhod y Soyuz hasta 2002.
La nave espacial Voskhod fue la segunda generación de naves espaciales diseñadas en el programa espacial soviético tripulado , esencialmente una adaptación de la nave espacial Vostok anterior. Voló dos misiones tripuladas, Voskhod 1 (la primera misión con tripulación múltiple del mundo, lanzada el 12 de octubre de 1964) y Voskhod 2 (que incluyó la primera actividad extravehicular del mundo , o EVA, comúnmente llamada caminata espacial , lanzada el 18 de marzo de 1965). La nave espacial Voskhod, y sus instrumentos Globus IMP, son un derivado cercano de Vostok , que llevó a seis individuos soviéticos a la órbita baja de la Tierra , incluido el primer humano del mundo en el espacio, Yuri Gagarin, y la primera mujer del mundo en el espacio, Valentina Tereshkova . La principal diferencia entre las versiones 1 y 2 de IMP (nave espacial Vostok) y las versiones posteriores (Voskhod y Soyuz) es la adición de los indicadores de longitud y latitud en forma de disco. [2] [3]
Los objetivos de diseño del IMP eran calcular y mostrar las coordenadas geográficas en el nadir de la nave espacial , es decir, el punto de la superficie de la Tierra sobre el que se encontraba. El Globus mostraba estos datos a la tripulación y también transmitía datos eléctricos a otros sistemas a través de una resistencia variable y una conmutación activada por levas. [4] [5] [ cita requerida ]
Los derivados del IMP de Vostok y Voskhod volaron en todas las naves espaciales Soyuz hasta la última misión Soyuz TM en abril de 2002. La principal adición funcional a las versiones del IMP diseñadas para Soyuz fue la capacidad de cambiar manualmente la inclinación de la órbita. En Vostok y Voskhod, la inclinación hacia el ecuador había sido constante a 65 grados en virtud de las limitaciones de diseño del cohete y la ubicación geográfica del cosmódromo de Baikonur desde el que se habían lanzado todas las misiones tripuladas soviéticas y rusas hasta la fecha, por lo que no hubo necesidad de implementar la modulación de la inclinación en las versiones 1 a 4 del IMP. [ cita requerida ]
La nave espacial Soyuz TMA y sus sucesoras ahora proporcionan funciones similares a las de Globus utilizando un mapa mundial computarizado en una pantalla de computadora. [6]
Las primeras misiones rusas estaban automatizadas y controladas en su mayoría desde el centro de control de la misión (el TsUP ). La nave espacial se controlaba básicamente a sí misma, y se esperaba que los cosmonautas iniciaran maniobras o correcciones solo después de la aprobación del MCC y de acuerdo con sus datos y parámetros. Por lo tanto, la instrumentación disponible para el piloto era mínima y su relevancia operativa se limitaba a escenarios de contingencia tanto como fuera posible. Las lecturas del IMP estaban destinadas principalmente a ayudar a los pilotos cosmonautas a confirmar que el secuenciador de vuelo automatizado estaba funcionando normalmente. Los datos también mantendrían a la tripulación al tanto de su posición cuando estuvieran orbitando sobre la parte nocturna de la Tierra, o cuando las ventanas de visualización de la nave espacial y el periscopio Vzor no pudieran apuntar hacia el suelo. [ cita requerida ]
Sin embargo, el IMP se volvería crucial si la activación manual del retrocohete se viera comprometida por un fallo del secuenciador de vuelo o de las comunicaciones con el control de la misión, como sucedió en el Voskhod 2. Además, dada la escasez de estaciones de comunicación soviéticas en la Tierra, los cosmonautas pasaron la mayor parte del tiempo fuera del alcance del control terrestre y necesitaron instrumentos para evaluar su posición en relación con el suelo. [1] [7] [8]
En cambio, los programas espaciales tripulados de Estados Unidos utilizaron un indicador de posición mecánico similar solo durante dos de sus primeras misiones a Mercury antes de descartarlo. En 1961, en el marco del proyecto Gemini, el programa espacial tripulado de Estados Unidos cambió a sistemas computarizados digitales totalmente autónomos. Estos sistemas consistían en una plataforma giroscópica, una computadora digital y sistemas fly-by-wire. [9] El primero fue la computadora de guía Gemini . La computadora era arquitectónicamente similar a la computadora digital del vehículo de lanzamiento Saturno , en particular en el conjunto de instrucciones; sin embargo, su integración de circuitos era menos avanzada. [9] [10] Más tarde, para el programa Apolo, la NASA, bajo el liderazgo del Laboratorio de Instrumentos del MIT, utilizará la primera computadora digital que utiliza circuitos integrados, la computadora de guía Apolo . [11] [12]
En el Vostok y el Voskhod se utilizaron dos paneles de instrumentos principales: un panel de control con interruptores y controladores rotativos y un panel de visualización de instrumentos (IDS, por Instrument Display System). [2] En las naves espaciales Vostok y Soyuz, el panel IDS se encuentra frente a los cosmonautas, sobre la pantalla del periscopio Vzor . Sin embargo, en el Voskhod 1 y el Voskhod 2, los diseñadores de la misión tuvieron que hacer concesiones por motivos propagandísticos [1], ya que los asientos de los cosmonautas estaban girados 90 grados en el sentido de las agujas del reloj, lo que hacía que la lectura y la configuración del panel IDS fueran menos cómodas. [ cita requerida ]
Diseñado para ser integrado en un nicho en el panel de instrumentos, el volumen del instrumento IMP era aproximadamente el de una tostadora grande [Ancho: 24,8 cm ( 9+3 ⁄ 4 pulgadas), alto: 22,2 cm ( 8+3 ⁄ 4 pulgadas), profundidad: 14,6 cm ( 5+3 ⁄ 4 in)]. Era la característica destacada del panel del IDS. El panel frontal del instrumento IMP servía como soporte estructural para todos los demás componentes; estaba hecho de una aleación de aluminio gruesa y mecanizada con protuberancias estructurales. [ cita requerida ] Los componentes mecánicos estaban hechos de latón, acero y aluminio; el globo en sí estaba hecho de aluminio cubierto con papel impreso, una técnica típica para la fabricación de globos terrestres . La cubierta envolvente estaba hecha de una lámina de aleación de aluminio cortada y soldada a la forma deseada. [ cita requerida ]
Como la mayoría de los instrumentos de cabina de las primeras naves espaciales, el IMP Globus fue diseñado y probado para permanecer operativo en un vacío total, en caso de una despresurización accidental de la cabina.
El globo terrestre en movimiento estaba protegido por una cúpula de plástico transparente hemisférica, en la que se había grabado e impreso una mira en forma de cruz. En condiciones normales de funcionamiento, el punto visible bajo la cruz era el punto de la Tierra que se encontraba directamente debajo de la nave espacial en un momento dado. Un segundo modo de funcionamiento, activado por los cosmonautas, hacía avanzar el globo hasta una posición en la que la nave espacial aterrizaría si en ese momento se disparaban los retrocohetes para efectuar la secuencia de reentrada, que también encendía el indicador de latitud y longitud . Los indicadores de latitud y longitud también seguían estos dos modos de funcionamiento. [2]
Al menos un globo del IMP de Voskhod fue personalizado con balas de papel blanco numeradas del 1 al 8, junto con balas sin numerar. [13] Estas se relacionan con centros de comunicación por radio vinculados con el Centro de Control de Misión en Moscú. Las balas sin numerar se refieren a naves de control y monitoreo espacial . [13] [14]
Antes del lanzamiento, la latitud y la longitud se ajustaron a las coordenadas precalculadas de entrada en órbita. Inmediatamente después de la fase de lanzamiento , una vez establecida la órbita, sus parámetros se midieron con precisión mediante telemetría por radar y radio desde tierra. Luego se calcularon los ajustes revisados para el IMP en tierra y se comunicaron a la tripulación, que restableció los tres parámetros de corrección orbital del instrumento , la longitud ecuatorial y el punto actual en la órbita utilizando los dos mandos КОРРЕКЦИЯ , el mando Э y el mando О. Después de esto, los cosmonautas activaron el interruptor de activación en el panel de control del lado izquierdo. Esta última acción conectó los impulsos del sistema secuenciador de vuelo al actuador solenoide del instrumento. Estos impulsos se convirtieron luego en un avance mecánico lento y regular que se transmitió en cascada a través de los componentes mecánicos, efectuando los cálculos necesarios para mover el globo y otros indicadores. [ cita requerida ]
Mientras tanto, la resistencia variable del instrumento y los contactos de las cuchillas eléctricas activados por levas modulaban las señales eléctricas de otros instrumentos eléctricos a través de la nave espacial y sus sistemas de control, alimentándolos con una representación analógica del desplazamiento de la nave espacial en relación con las coordenadas de la Tierra. Desde una perspectiva de diseño de sistemas, es notable, incluso a principios de la década de 1960, que un sistema mecánico generara datos primarios cruciales para los sistemas de control y telemetría eléctricos y electrónicos a través de la nave espacial. [13]
Durante las operaciones orbitales, la tripulación resincronizaba periódicamente las lecturas del instrumento con los datos generados desde tierra durante las comunicaciones. En una misión Soyuz, la nave espacial tiene la capacidad adicional de realizar maniobras orbitales , y los parámetros orbitales del instrumento IMP tuvieron que modificarse en consecuencia para cada maniobra. [ cita requerida ]
Cuando se acercaba la operación crítica de quemar los retrocohetes de desorbitación en preparación para la entrada en la atmósfera , la tripulación monitoreó la orientación automática de la nave espacial (una función del sistema de control de actitud ), luego accionó el interruptor adecuado en el panel de control para "avanzar rápidamente" el instrumento IMP para mostrar el punto de aterrizaje proyectado. La tripulación luego se preparó para efectuar un quemado de desorbitación manual si los sistemas automáticos dejaban de funcionar. [ cita requerida ]
El IMP era un auténtico ordenador mecánico . A partir del movimiento incremental del único actuador de solenoide, el mecanismo horológico obtenía funciones oscilantes irregulares que, a su vez, hacían girar el globo y variaban su eje, y también movían sus dos indicadores cilíndricos de longitud y latitud. Algunos dispositivos horológicos poco comunes e intrincados que se encuentran en el IMP incluyen discos de levas con forma cardioide , un cilindro de levas con forma de cono con una sección transversal cardioide y "rectificadores mecánicos" que transformaban un movimiento alterno en un movimiento análogo, pero unidireccional (ver ilustraciones).
El único otro actuador eléctrico utilizado en el instrumento IMP fue el motor utilizado para hacer avanzar rápidamente el mecanismo desde el punto real al nadir hasta el punto de aterrizaje esperado, unos 120 grados más al este. [3]
Se construyeron unas pocas docenas de ejemplares de las versiones 3 y 4 del instrumento Voskhod Globus , incluidos los dos que volaron durante las misiones Voskhod 1 y Voskhod 2 , artículos de prueba y unidades que volaron en misiones no tripuladas. Muchos de ellos se exhiben en varios museos aeroespaciales rusos (a veces etiquetados erróneamente como instrumentos Vostok IMP), mientras que se sabe que unos pocos están en colecciones de artefactos relacionados con el espacio de personas particulares. Además, un número desconocido de unidades aún pueden pertenecer a los bienes de antiguos trabajadores y funcionarios espaciales soviéticos. El Museo Nacional del Aire y el Espacio del Instituto Smithsoniano en Washington DC (EE. UU.) exhibe varias naves espaciales Soyuz cuyos Globus aún están en su lugar, pero sus paneles de instrumentos no son visibles para los visitantes. El museo también exhibe una nave espacial TKS con una versión Soyuz del instrumento IMP, cuyos paneles y el Globus se pueden vislumbrar a través de la portilla.
Los artefactos relacionados con el espacio se pueden comprar en sitios de subastas en línea , en subastas especializadas y a través de distribuidores especializados. Sin embargo, artículos como los instrumentos Globus rara vez salen al mercado. [13]
Un ejemplar de un instrumento Voskhod Globus IMP ha sido propiedad del coleccionista canadiense de artefactos relacionados con el espacio François Guay. Ahora (2020) es propiedad de uno de los principales coleccionistas de hardware espacial del mundo, con sede en los Estados Unidos. [15] Se ha exhibido en exposiciones temporales, en particular en el Museo Nacional de Relojes de Columbia, Pensilvania, EE. UU., [16] y en el Centro de Ciencias Espaciales del Cosmodome en Laval, Quebec, Canadá.
